Синтез магнитсодержащих полистирольных микросфер тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.06 ВАК РФ

На правах рукописи

ГЕРВАЛЬД АЛЕКСАНДР ЮРЬЕВИЧ Синтез магнитсодержащих полистирольных микросфер

Специальности: 02.00.06 - высокомолекулярные соединения

02.00.11 - коллоидная химия и физико-химическая механика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

МОСКВА 2008

003449431

Работа выполнена в Московской государственной академии тонкой химической технологии имени М.В. Ломоносова на кафедре «Химия и технология высокомолекулярных соединений им. С.С. Медведева»

Научные руководители: Заслуженный деятель науки РФ,

доктор химических наук, профессор ГРИЦКОВА Инесса Александровна доктор химических наук, профессор ПРОКОПОВ Николай Иванович

Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор

ЧАЛЫХ Анатолий Евгеньевич доктор химических наук, профессор ШТИЛЬМАН Михаил Исаакович

Ведущая организация:

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Защита состоится «20» ноября 2008 г. в 1500 на заседании Диссертационного Совета Д 212.120.04 в Московской государственной академии тонкой химической технологии имени М.В. Ломоносова по адресу: г. Москва, пр. Вернадского, д. 86, корп. Т, ауд. Т-410.

Отзывы на автореферат направлять по адресу: 119571, г. Москва, пр. Вернадского, д. 86, МИТХТ им. М.В. Ломоносова.

С диссертацией можно ознакомиться на сайте www.mitht.ru и в библиотеке МИТХТ им. М.В. Ломоносова.

Автореферат размещен на сайте «10» октября 2008 г. и разослан « СХ» октября 2008 г.

Ученый секретарь

Диссертационного Совета Д 212.120.04 ---

доктор химических наук, профессор ^^йкм. — Грицкова И.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Магнитсодержащие полимерные микросферы являются перспективными системами для использования в различных областях медицины и биотехнологии. Актуальность их получения в широком интервале диаметров с комплексом необходимых свойств в настоящее время очевидна.

Известные способы получения магнитсодержащих полимерных микросфер позволяют синтезировать частицы различной структуры, но с диаметрами более 0.3 мкм. Получение магнитсодержащих полимерных микросфер с размерами в нанометровой области с высоким содержанием магнитного материала в литературе практически не описано, хотя они востребованы, например, в иммуномагнитометрическом анализе.

Цель работы. Синтез высокодисперсных магнитсодержащих полимерных микросфер с узким распределением частиц по размерам и высоким содержанием магнитного материала.

Научная новизна

- Впервые определены условия синтеза высокодисперсных наночастиц магнетита (~10 нм) с узким РЧР и высокой магнитной восприимчивостью: мольное соотношение солей железа (III) и (II) - 2.75:1, концентрация солей железа (III) и (II) - 1.0 мае. %, концентрация гидрата аммиака - 8 мае. %, температура - 40°С.

- Разработан новый метод получения дисперсии магнетита в стироле, основанный на гидрофобизации поверхности магнетита с последующим его диспергированием в мономере.

- Исследованы кинетические закономерности полимеризации стирола в присутствии магнетита, которые позволили разработать рецептуру синтеза высокодисперсных магнитсодержащих полимерных микросфер.

- Предложен новый механизм синтеза магнитсодержащих полимерных на-носфер методом миниэмульсионной полимеризации.

- Синтезированы функциональные магнитсодержащие полимерные нано-

\

сферы с диаметрами частиц в интервале 80-100 нм, содержащие на поверхности хлорметильные и карбоксильные группы.

Практическая значимость

- Разработанные способы получения дисперсии магнетита в стироле и высокодисперсных магнитсодержащих полимерных микросфер со средним диаметром -100 нм, с узким РЧР и высоким содержанием магнитного материала опробованы в лаборатории биотехнологии Всероссийского научного центра молекулярной диагностики и лечения (ВНЦМДЛ) и показана перспективность их использования для синтеза магнитных композитов для медико-биологического использования.

- Высокодисперсные магнитсодержащие полимерные микросферы были использованы в сравнительных испытаниях при проведении иммуномаг-нитометрического анализа, где показали лучшие результаты по сравнению с зарубежными аналогами.

Автор защищает:

1. Методологию синтеза высокодисперсных наночастиц магнетита (~ 10 нм) с узким РЧР и высокой магнитной восприимчивостью.

2. Условия получения устойчивых дисперсий магнетита в воде и в стироле.

3. Синтез высокодисперсных магнитсодержащих полимерных микросфер, характеризующихся узким распределением частиц по размерам, со средним диаметром ~ 100 нм и высоким содержанием магнитного материала.

4. Новый механизм получения магнитсодержащих полимерных наносфер методом миниэмульсионной полимеризации.

Личное участие автора являлось основополагающим на всех стадиях работы

и состояло в постановке задач и целей исследования, разработке экспериментальных и теоретических подходов при выполнении эксперимента и обобщении полученных результатов.

Апробация работы. Результаты исследований и основные положения дис-

сертации докладывались и обсуждались на II всероссийской конференции «Фагран-2004» (Воронеж, ВорГУ, 2004), научно-технических конференциях «Наукоемкие технологии» (Москва, МИТХТ, 2005, 2006), научно-технической конференции «Наука и Образование» (Мурманск, МГТУ, 2005), на V Всероссийской выставке научно-технического творчества молодежи «НТТМ-2005» (Москва, ВВЦ, 2005), 14-й международной выставке химической промышленности и науки - «ХИМИЯ-2007» (Москва, ЭКСПОЦЕНТР, 2007), 12 Международном конгрессе по эпидемиологии «ICID-2006» (Лиссабон, 2006) и др.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ в том числе 1 статья, опубликованная в журнале, рекомендованном ВАК. Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, обсуждения результатов, выводов и списка литературы. Материалы диссертации изложены на 119 страницах машинописного текста, включая 16 таблиц, 41 рисунок. Список литературы содержит 128 наименований.

Во Введении дано обоснование актуальности диссертационной работы и сформулирована ее цель.

Глава 1. В Литературном обзоре обсуждены монографии, обзоры и статьи об использовании магнитсодержащих полимерных микросфер в медицине и биотехнологии, рассмотрены основные типы магнитных материалов и методы получения магнитных наночастиц и магнитных жидкостей на их основе, а также дан подробный анализ публикаций по синтезу магнитсодержащих полимерных микросфер.

Глава 2. В Экспериментальной части представлены способы подготовки и очистки веществ и материалов, используемых в работе, методы синтеза и исследования свойств полимерных дисперсий. Использованы такие современные методы исследования как электронная сканирующая микроскопия (SEM), электронная просвечивающая микроскопия (ТЕМ), лазерная автокорреляционная спектроскопия, потенциометрическое титрование, магнитомет-

рический анализ и ряд других. Глава 3. Результаты и обсуждение

3.1. Изучение условий синтеза магнетита и оптимизация его свойств

Магнетит получали методом химического осаждения твердой фазы из раствора солей железа (III) и (II). Было изучено влияние на магнитную восприимчивость (коэффициент пропорциональности между напряженностью магнитного поля и намагничиваемостью вещества) наночастиц магнетита следующих параметров: мольного соотношения солей железа (III) и (II) и их типа; природы и концентрации основания; условий синтеза (времени, температуры и гидродинамических условий проведения процесса).

Зависимость магнитной восприимчивости от мольного соотношения солей железа приведена на рис. 1а. Она носит экстремальный характер с явно выраженным максимумом при мольном соотношении Fe3+ и Fe2+, равном 2.75:1.

Рис. 1. Зависимость магнитной восприимчивости наночастиц магнетита (а) от соотношения солей железа при использовании различных солей железа (И): 1 -Ре804-7Н20; 2 - РеС12; (б) от содержания основания в исходной системе при использовании различных оснований: 1- 1ЛОН; 2 - КОН; 3 -N3011; 4 -ЫН3Н20

Влияние природы и концентрации основания (гидроксида лития, гидро-ксида калия, гидроксида натрия, гидрата аммиака) на магнитные свойства наночастиц магнетита показано на рис. 16. Магнитная восприимчивость наночастиц магнетита увеличивалась в ряду: Ж13-Н20 > ИаОН > КОН > 1Л0Н.

Наилучшие результаты были получены при использовании гидрата аммиака и показано, что наибольшая магнитная восприимчивость наблюдается при его концентрации, равной 8 мае. % (рис. 16)

Влияние температуры на процесс синтеза магнитных наночастиц изучали при мольном соотношении солей железа, равном 2.75:1, и концентрации гидрата аммиака, равной 8 мае. %. Как видно из данных, приведенных на рис. 2, с увеличением температуры растет скорость реакции образования магнетита, а его максимальный выход наблюдается при температуре 30-40°С. При фиксированной температуре была исследована кинетика реакции получения магнетита и показано, что при температуре 40°С время синтеза составляет 2 мин.

время, мин.

Рис. 2. Зависимость выхода магнетита от времени реакции осаждения при различной температуре: 1 - 5°С, 2 - 10°С, 3 - 20°С, 4 - 30°С, 5 - 40°С

Одним из факторов, который может влиять на диаметр и дисперсность частиц, является гидродинамика процесса. Поэтому были проведены исследования по изучению влияния скорости перемешивания системы на средний диаметр наночастиц. Установлено, что (рис. 3) при увеличении числа оборотов мешалки размер наночастиц магнетита уменьшается. Оптимальным был выбран режим, при котором скорость мешалки составляла 700 об/мин.

Еще одним фактором, который может влиять на размер и РЧР наночастиц, является концентрация солей железа (III) и (И) в системе (рис. 3).

При повышении концентрации солей железа наблюдается увеличение среднего диаметра, при этом, помимо частиц с диаметром более 30 нм, при-

сутствуют и агрегаты частиц размером 100-200 нм.

60 1 2

40 •'

го 20 ■•

3 4

0,5 1,0 1,5 2,0 2,5

концентрация солей железа, масс.% Рис 3. Зависимость диаметра наночастиц магнетита от концентрации солей железа в системе при различной скорости вращения мешалки, об/мин: 1 - 100, 2 - 300, 3 - 500, 4 -700

Типичная микрофотография наночастиц магнетита представлена на рис. 4а. Наночастицы имели средний размер порядка 10 нм и коэффициент вариации по размерам составлял 9.6% (рис. 46). Структура магнитного материала подтверждена электронографическим методом.

0,01 0,02 0,03 0,04 0,05

диаметр частиц, нм

Рис 4. (а) Электронная микрофотография наночастиц магнетита (SEM), (б) Распределение по размерам наночастиц дисперсии магнетита. Концентрация солей железа в растворе - 1 мае. %, мольное соотношение солей железа (III) и (II) - 2.75:1, концентрация гидрата аммиака в системе - 8 мае. %, температура синтеза - 40°С

3.2. Получение стирольной магнитной жидкости

Стирольную магнитную жидкость получали постепенной заменой водной дисперсионной среды на углеводородную.

Замена водной дисперсионной среды на углеводородную сопряжена с трудностью обеспечения устойчивости дисперсной фазы в сложной гетеро-фазной системе. Для определения методологии замены одной среды на другую необходимо в первую очередь выбрать природу ПАВ и его оптимальную концентрацию.

Для выбора ПАВ, обеспечивающего коллоидную устойчивость магнитной жидкости, использовали ряд солей жирных кислот. Было показано (рис. 5), что наибольшая устойчивость наночастиц магнетита в водной суспензии достигается при использовании в качестве ПАВ олеата натрия.

Размер ассоциатов наночастиц магнетита зависит от массового соотношения ПАВ/магнетит. На рис. 5 представлены эти зависимости и видно, что наименьший размер ассоциатов наночастиц магнетита достигается при массовом соотношении между олеатом натрия и магнетитом равном 0.7. Проведенные исследования позволили разработать способ получения водной магнитной жидкости разной степени дисперсности (со средним размером агре-

Рис. 5. Зависимость размера агломератов наночастиц магнетита от соотношения ПАВ/магнетит: 1 - олеат, 2 - лаурат, 3 - стеарат, 4 - ундецилат, 5 - пальмитат

Замену водной фазы на стирольную проводили в три этапа. Вначале получали стабильную водную суспензию магнетита, стабилизированную олеа-том натрия. Средний размер наночастиц составлял 10 нм. Второй этап включал гидрофобизацию поверхностного слоя частиц уксусной кислотой в условиях, обеспечивающих возможность редиспергирования магнетита. В процессе реакции между уксусной кислотой и олеатом натрия происходило осаждение магнетита в виде агрегатов. На третьей стадии добавляли стирол и редиспергировали магнетит с помощью ультразвука в течение 2 мин и получали суспензию агрегатов наночастиц магнетита, диаметр которых составлял 70-80 нм. Концентрация твердой фазы составляла 14 мае. %.

Типичная микрофотография наночастиц магнетита в стироле показана на рис. 6.

шшвш ' - - * ■ •ЛГСЯ.»*

-ч *'•- ' " ^ -

* . Г_________'......* .-V " , __ • ' Г»'

Г-^-Г Г? Г : «г* Щ&к ¿л* ' ■ _ -.............• • ' ,7- '

Г* • • / • • • - . ■.■'„:-

V ч |! £ К «А| «Л «х " ■ « , ■ » ' . - ' ■

«ялт*^4- - у ■ * * у й- • ■■»«•»

* . . ••. , Ч'-у* «С V?'"». . , . •

* - Л1 * ЧМ "Л"' .

V? .4. ■ - ■ '1 . ■1 л*

Чу 4л '•«• .

200 птП

Рис. 6. Электронная микрофотография наночастиц магнетита в стирольной магнитной жидкости (ТЕМ)

3.3. Получение магнитсодержащих полимерных микросфер

Для выбора оптимальной рецептуры получения магнитсодержащих полимерных микросфер необходимо было знать кинетические закономерности

гетерофазной полимеризации стирола в присутствии наночастиц магнетита. Исследования были начаты с изучения влияния объемного соотношения (стирол+магнетит)/вода на агрегативную устойчивость полимеризационной системы и диаметр полистирольных микросфер. При этом все остальные параметры оставались неизменными. Результаты представлены в табл. 1.

Таблица 1. Влияние объемного соотношения (стирол+магнетит)/вода на коллоидно-химические характеристики магнитсодержащих полимерных микросфер (концентрация инициатора 1 мае. % в расчете на мономер, концентрация ПАВ - 5 мае. % в расчете на мономер, температура - 70°С)

Объемное соотношение (стирол+магнетит)/вода 1:3 1:4 1:6 1:12

Содержание коагулюма, % 17 9 - -

dn, нм 120 116 94 78

Коэффициент вариации размеров, % 35 17 13 9

Как видно, при уменьшении содержания мономерной фазы снижается диаметр частиц, повышается устойчивость системы и РЧР становится уже. Во всех дальнейших исследованиях объемное соотношение (сти-рол+магнетит)/вода было равно 1:6.

Было изучено влияние концентрации додецилсульфат натрия (ДСН), це-тилового спирта (ЦС) и инициатора на средние размеры полимерных микросфер. Показано, что при увеличении концентрации ДСН средний диаметр магнитсодержащих полимерных микросфер уменьшается, а изменение концентрации ЦС и инициатора практически не влияет на их размер. Все полимерные микросферы имели средний числовой диаметр - 100 нм.

Полученные результаты приведены на рис. 7. При варьировании концентрации ДСН в интервале от 0.3 мае. % до 10.0 мае. % в расчете на мономер получали полимерные микросферы со средним диаметром в диапазоне от 180 до 40 нм.

Рис. 7. Зависимость среднего диаметра магнитсодержащих полимерных микросфер от концентрации ДСН, при различных концентрациях цетилового спирта: 1 - 0.3 мае. % в расчете на мономер, 2-1.5 мае. % в расчете на мономер, 3-3.7 мае. % в расчете на мономер

В табл. 2. и табл. 3 приведены результаты по влиянию параметров ультразвукового воздействия (время и мощность) на размер и РЧР полимерных микросфер.

Таблица 2. Влияние времени ультразвуковой обработки на среднечисловой диаметр полимерных микросфер при мощности воздействия на систему, равной 25% от максимально возможной

Время, мин (1„, нм Коэффициент вариации размеров, %

0.5 135 15

1.0 112 21

2.0 96 11

5.0 87 21

10.0 84 17

20.0 83 15

Таблица 3. Влияние мощности ультразвукового воздействия на средне-числовой диаметр полимерных микросфер при времени воздействия, равном 2 минуты

Мощность, % от макс. нм Коэффициент вариации размеров, %

10 147 27

15 130 23

25 124 20

30 103 19

40 89 13

Увеличение мощности и времени ультразвукового воздействия на систе-

му приводит к уменьшению размера микросфер и сужению РЧР. В качестве оптимальных параметров ультразвукового воздействия в дальнейших исследованиях были выбраны: время воздействия - 2 мин. и мощность - 40% от максимально возможной мощности.

Из зависимостей конверсия-время, представленных на рис. 8, видно, что с увеличением концентрации инициатора скорость полимеризации увеличивается до конверсии ~ 80%, а затем заметно снижается, что, видимо, определяется ограничением диффузии радикалов из водной фазы к месту реакции из-за формирования прочного адсорбционного слоя на поверхности частиц. Практически полную конверсию мономера удалось получить при проведении полимеризации в присутствии двух инициаторов: персульфата калия и маслорастворимого - бензоилпероксида (ПБ).

Рис. 8. Зависимость выхода полимера от времени при различных концентрациях персульфата калия: 1-1.5 мае. % в расчете на мономер + ПБ (1 мае. % в расчете на мономер), 2-1.0 мае. % в расчете на мономер, 3 - 0.5 мае. % в расчете на мономер. Сдсн=2 мае. % в расчете на мономер, Сцс=3 мас.% в расчете на мономер, объемное соотношение (стирол + магнетит)/вода- 1/6

На рис. 9 приведены кривые конверсия-время, полученные в присутствии наночастиц магнетита разной концентрации. Видно, что скорость полимеризации стирола в присутствии магнетита выше, чем в его отсутствие (кривые 1, 2 и 3), но мало зависит от его концентрации. Полимеризации проходила за 1-2 часа до полной конверсии мономера, при этом система была стабильна. Высказано предположение об образовании в присутствии магнетита ОВС - Ре2+/Н202.

время, н

Рис. 9. Зависимость выхода полимера от времени в присутствии магнетита и без него: 1 - 0.6 г магнетита, 2 - 0.3 г магнетита, 3 - без магнетита. Сдсн^ мас.% в расчете на мономер, СцС=3 мае. % в расчете на мономер, Спк=1-5 мае. % в расчете на мономер, Спб=1-0 мае. % в расчете на мономер, объемное соотношение (стирол+магнетит)/вода -1:6

На рис. 10. представлена микрофотография полимерной дисперсии, полученной в присутствии магнитных наночастиц по рецептуре: объемное соотношение (стирол+магнетит)/вода - 1:6, ДСН - 2 мае. % в расчете на мономер, цетиловый спирт - 3 мае. % в расчете на мономер, персульфат калия -1.5 мае. % в расчете на мономер, перекись бензоила- 1.0 мае. % в расчете на мономер.

Рис. 10. Электронная микрофотография магнитсодержащих полимерных микросфер (ТЕМ)

Средний диаметр частиц полученной дисперсии составлял 80-100 нм, РЧР было узкое, а содержание магнетита в объеме полимерных микросфер составляло ~ 20 мае. %. Однако в магнитной полимерной суспензии наряду с магнитонаполненными полимерными микросферами присутствуют и незаполненные магнитным материалом микросферы. Появление пустых (нена-полненных магнетитом) полимерных микросфер можно объяснить следующим образом.

Стирольная магнитная жидкость представляет собой суспензию, состоящую из агрегатов отдельных наночастиц магнетита, которые стабилизированы олеиновой кислотой, химически связанной с поверхностью наночастиц магнетита (рис. 11). Углеводородная часть молекул ПАВ, ориентированная в сторону мономера, образует гидрофобную оболочку вокруг ассоциатов ядер магнетита, объем которой определяется уже на стадии получения магнитной жидкости, на этой стадии происходит и солюбилизация стирола в ней.

♦ наночастица магнетита молекула олеата натрия молекулы стирола

Рис 11. Схема магнитной жидкости со стиролом в качестве дисперсионной среды

При добавлении стирольной магнитной жидкости к водному раствору ДСН состав исходной системы изменяется. Кроме ассоциатов магнитных частиц, в поверхностной гидрофобной оболочке которых солюбилизирован стирол, присутствуют микрокапли мономера, неизрасходованного на солю-билизацию, количество которого зависит от объема оболочки частиц и массового соотношения стирол/магнетит. ДСН (концентрация ДСН меньше ККМ) будет расходоваться на адсорбцию на ненасыщенную молекулами

жирной кислоты поверхность ассоциатов магнитных наночастиц, повышая их устойчивость, и микрокапель мономера, о наличии которых можно косвенно судить по образованию ненаполненных магнетитом полимерных микросфер по микрофотографиям полимерных суспензий.

На рис. 12 схематично показано изменение состава исходной системы после добавления раствора ДСН.

• наночастица магнетита молекула олеата натрия -, молекулы стирола iw4 молекула ДСН микрокапля стирола

Рис. 12. Изменение состава исходной системы после добавления стирольной магнитной жидкости к раствору ДСН

Было высказано предположение о том, что исключить образование ненаполненных магнетитом микросфер возможно при: 1) использовании более концентрированной магнитной жидкости; 2) проведении полимеризации в отсутствие ДСН и при обеспечении устойчивости системы путем непрерывной ультразвуковой обработки.

3.4. Миниэмульсионная полимеризации в отсутствие ДСН

Новый подход к получению магнитонаполненных полимерных микросфер состоял в создании множественной дисперсной системы, состоящей из микрокапель стирола, содержащих золь оксида железа, стабилизированных олеиновой кислотой, Span 80 и цетиловым спиртом.

Для обеспечения высокого уровня диспергирования капель мономера содержащих магнетит, были использованы все возможные методы воздействия на нее:

- образование дисперсной системы при сильном перемешивании с помощью диспергатора;

- использование Span 80, как эффективного стерического со-стабилизатора капель мономера, способного к сополимеризации со стиролом;

- длительное ультразвуковое воздействие, которое обеспечивает непрерывное дробление капель мономера и их устойчивость, а также короткий период формирования на их поверхности факторов устойчивости (структурно-механического и электростатического);

- короткая стадия образования ПМЧ.

Методология процесса получения магнитсодержащих полимерных микросфер включает следующие стадии:

- получение множественной дисперсной системы;

- дегазация системы аргоном и дальнейшее диспергирование эмульсии ультразвуковой обработкой;

- инициирование полимеризации, формирование ПМЧ и протекание процесса до 80 %-ной конверсии при непрерывном ультразвуковом воздействии;

- дополимеризация стирола до полной конверсии при механическом перемешивании со скоростью 300 об/мин в течение 5 часов.

Для нахождения оптимальных условий синтеза магнитсодержащих полимерных дисперсий необходимо было изучить кинетические закономерности полимеризации стирола в присутствии магнетита и коллоидно-химические свойства образующихся дисперсий.

Исследования были начаты с изучения влияния объемного соотношения (стирол+магнетит)/вода на размеры частиц и РЧР. Эти исследования проводили при концентрации инициатора 1 мае. % в расчете на мономер и концентрации Span 80, равной 3 мае. % в расчете на мономер.

Объемные соотношения (стирол+магнетит)/вода, были равны 1:10,1:20 и 1:30. Было показано, что при уменьшении в системе мономерной фазы уменьшается диаметр магнитсодержащих полимерных микросфер от 124 нм до 74 нм и сужается РЧР. Наибольшее наполнение полимерных микросфер магнитным материалом наблюдается при объемном соотношении фаз (сти-

рол+магнетит)/вода, равном 1:20, которое и было использовано в дальнейших исследованиях.

При увеличении концентрации инициатора с 1 до 3 мае. % в расчете на мономер размер и РЧР магнитсодержащих полимерных микросфер уменьшаются. Наилучшее наполнение магнитным материалом полимерных микросфер оказалось при концентрации ПК, равной 2 мае. % в расчете на мономер.

Цетиловый спирт и Span 80, нерастворимые в воде вещества, препятствовали процессу оствальдова созревания и способствовали образованию устойчивых полимерных микросфер с узким РЧР. Оптимальные их концентрации составляли: Span 80-5 мае. % в расчете на мономер и цетиловый спирт - 1 мае. % в расчете на мономер.

Исследованы зависимости выхода полимера от времени полимеризации и стабильности коллоидной системы от мощности и времени ультразвукового воздействия (рис. 13). Оптимальным режимом ультразвуковой обработки выбран параметр - 55% от максимально возможной мощности.

Время, мин

Рис. 13. Зависимость конверсии мономера от времени при различной мощности воздействия, % от максимально возможной мощности: 1 - 55; 2 - 45; 3 - 35

При увеличении времени ультразвуковой обработки (4, 7, 10, 13 минут),

устойчивость миниэмульсии повышается.

Проведенные исследования позволили предложить следующую рецепту-

ру получения магнитсодержащих полимерных микросфер: объемное соотношение (стирол + магнетит)/вода - 1:20, персульфат калия - 2 мае. % в расчете на мономер, Span 80-5 мае. % в расчете на мономер, цетиловый спирт -1 мае. % в расчете на мономер, время воздействия ультразвука 13 мин, мощность ультразвукового воздействия 55 % от максимально возможной мощности. Типичная микрофотография полученных магнитсодержащих полимерных микросфер представлена на рис. 14.

Рис. 14. Микрофотографии полученных магнитсодержащих полимерных микросфер после очистки и фракционирования (а) - ТЕМ, (б) - SEM

Синтезированные по данной рецептуре магнитсодержащие полимерные микросферы обладали большим содержанием магнитного материала (~ 40 мае. %). Размер магнитсодержащих полимерных микросфер, по данным микроскопии, составил 100 нм.

3.5. Синтез функциональных магнитсодержащих полимерных микросфер

Для синтеза магнитсодержащих полимерных микросфер с функциональными группами на поверхности было предложено использовать затравочную полимеризацию хлорметилстирола (ХМС) на полистирольных магнитсодержащих полимерных микросферах со средним диаметром 100 нм, используемых в качестве затравочных.

Затравочную полимеризацию инициировали окислительно-восстановительной системой персульфат калия - бисульфит натрия при тем-

а

б

пературе 40°С. Для дополнительной стабилизации полимерных частиц в рецептуру полимеризации добавляли поливинилпиролидон. Полимеризацию проводили по следующей рецептуре: 5 %-ная суспензия магнитсодержащих полимерных микросфер - 100 мас.ч, стирол - 0.12 мас.ч., хлорметилстирол -0.08 мас.ч., вода - 450.00 мас.ч., ДСН - 0.2 мас.ч., персульфат калия - 0.002 мас.ч., бисульфит натрия 0.0016 мас.ч., поливинилпиролидон - 0.05 мас.ч.

Были получены магнитсодержащие полимерные микросферы, содержащие на поверхности хлорметильные группы, концентрация которых составляла 0,61 ммоль/г полимера.

Коллоидно-химические свойства полимерных магнитных микросфер с хлорметильными группами на поверхности приведены в табл. 4. Видно, что магнитные полимерные дисперсии сохраняют исходное РЧР, что говорит об их устойчивости в течение затравочной полимеризации.

Таблица 4. Коллоидно-химические свойства магнитсодежащих полимерных суспензий

Магнитная суспензия d„, нм Коэффициент вариации размеров, % Устойчивость, М (NaCl) Результат

ML-CMS-1 92 18.9 0.25 +

ML-CMS-2 103 20.8 0.25 +

ML-CMS-3 105 20.8 0.25 +

Совокупность полученных и литературных данных позволяет предложить следующую схему протекания процесса. Исходная система представляет собой множественную дисперсионную систему, состоящую из микрокапель стирола, содержащих и не содержащих ассоциаты наночастиц магнетита, стабилизированных ПАВ. Смесь ПАВ, состоящая из олеиновой кислоты, цетилового спирта и Span 80 (взятых в определенных массовых соотношениях), обеспечивает формирование структурно-механического фактора стабилизации в межфазных слоях микрокапель.

Число микрокапель, содержащих и не содержащих магнетит определяется массовым соотношением мономер/вода и концентрацией инициатора -

двумя взаимосвязанными параметрами.

В процессе ультразвуковой обработки системы в результате увеличения температуры и действия ультразвука происходит распад персульфата калия и ОВС, возникшей под действием ультразвука на радикалы.

Эти радикалы инициируют полимеризацию стирола в микрокаплях мономера, содержащих магнетит, и в водной фазе (содержание растворённого в воде стирола составляет 0.03 мае. %).

Олигомерные поверхностно-активные радикалы, образовавшиеся в водной фазе, адсорбируются на поверхности ПМЧ и совместно с концевыми ионогенными группами полимерных цепей, фрагментов молекул инициатора, формируют в межфазных слоях ПМЧ - электростатический фактор устойчивости.

Как только начинается полимеризация в микрокаплях мономера, и они становятся ПМЧ, микрокапли мономера, в которых не произошло инициирование полимеризации, полностью расходуются на полимеризацию в ПМЧ.

Таким образом, проведенные исследования позволили создать полимерные суспензии, в которых практически все полимерные микросферы содержали магнитный материал. Магнитсодержащие полимерные микросферы, отличались от известных высокой дисперсностью и большим содержанием магнитного материала.

Были проведен сравнительный анализ свойств полученных магнитсо-держащих полимерных микросфер с коммерческими магнитными суспензиями Estapore фирмы Bangs Laboratories (США) при определении капсуляр-ного антигена F1, выделенного из Y.Pestis методом иммуномагнитометриче-ского анализа.

Анализ проводился в микроколонках по стандартной методике, разработанной в лаборатории Биотехнологии Всероссийского научного центра молекулярной диагностики и лечения (ВНЦМДЛ). Результаты анализа показали, что использование синтезированных магнитсодержащих полимерных

микросфер в магнитометрическом анализе обеспечивает большую чувствительность и разрешающую способность измерений по сравнению с коммерческим аналогом.

ВЫВОДЫ

1. Выявлены условия синтеза суперпарамагнитных наночастиц магнетита с узким распределением частиц по размерам и высокой магнитной восприимчивостью: соотношение солей железа (III) и (И) - 2.75:1, концентрация солей железа (III) и (II) - 1.0 мае. %, концентрация гидрата аммиака - 8 мае. %, температура - 40°С.

2. Предложена методология получения стабильной суспензии наночастиц магнетита в стироле путем замены водной дисперсионной среды на сти-рольную.

3. Разработан способ получения высоко дисперсных магнитсо держащих функциональных полимерных микросфер методом миниэмульсионной полимеризации со средним диаметром ~ 100 нм и большим содержанием магнитного материала

4. Исследованы кинетические закономерности полимеризации стирола в присутствии магнетита, которые позволили разработать рецептуру синтеза высокодисперсных магнитсодержащих полимерных микросфер.

5. Создан и обоснован новый механизм получения магнитсодержащих полимерных микросфер методом миниэмульсионной полимеризации.

6. Проведены сравнительные испытания полученных магнитсодержащих полимерных микросфер с коммерческими аналогами, показано их преимущество при проведении иммуномагнитометрического анализа.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

Статьи, опубликованные в журналах ВАК:

1. Черкасов, В. Р. Синтез магнитонаполненных полимерных микросфер для имму-номагнитометрического анализа / В. Р. Черкасов, А. Ю. Гервальд, Н. И. Прокопов, И. А. Грицкова, П. И. Никитин, П. Г. Свешников // Высокомолекулярные соединения А. - 2006. - Т. 48, № 4. - С. 572-579.

Тезисы докладов и публикации в других изданиях:

2. Гервальд, А. Ю. Математическое моделирование гидродинамической ситуации при проведении ИММА и определение оптимального размера магнитовосприим-чивых микросфер / А. Ю. Гервальд, В. Р. Черкасов // Ученые записки МИТХТ. -2004. Т. 11.-С. 24-27.

3. Гервальд, А. Ю. Синтез магнитных микросфер для иммуномагнитометрического анализа / А. Ю. Гервальд, В. Р. Черкасов // Ученые записки МИТХТ. - 2005. - Т. 13.-С. 65-67.

4. Черкасов, В. Р. Синтез магнитных микросфер для иммуномагнитометрического анализа / Черкасов В. Р., Гервальд А. Ю., Прокопов Н. И., Свешников П. Г. // Материалы Международной научно-технической конференции «Наука и образование -2005», Мурманск, 2005. - Ч. V. - С. 101-104.

5. Черкасов, В. Р. Синтез магнитных микросфер для иммуномагнитометрического анализа / В. Р. Черкасов, А Ю. Гервальд, Н. И. Прокопов // Материалы II Всероссийской конференции «Физико-химические процессы в конденсированном состоянии и на межфазных границах. ФАГРАН-2004», Воронеж, 2004 - Т. 2 - С. 662-664.

6. Гервальд, А. Ю. Синтез полимерных магнитных микросфер / А. Ю. Гервальд, В. Р. Черкасов, Н. И. Прокопов // Тезисы докладов I научно-технической конференции молодых ученых «Наукоемкие химические технологии», Москва, 2005. - Т 2. - С. 37-39.

7. Гервальд, А. Ю. Получение магнитонаполненных полистирольных микросфер с функциональными группами на поверхности / А Ю. Гервальд, Ю. М. Ширякина, Н. И. Прокопов // Тезисы докладов II молодежной научно-технической конференции «Наукоемкие химические технологии», Москва, 2007. - С. 91.

8. Ширякина, Ю. М. Синтез магнитонаполненных полимерных микросфер / Ю. М. Ширякина, А. Ю. Гервальд, Н. И Прокопов // Тезисы докладов XVII Менделеевской конференции молодых ученых, Самара, 2007. - С. 122.

9. Ширякина, Ю. М. Синтез магнитонаполненных полистирольных микросфер для проведения иммунодиагностических исследований / Ю. М. Ширякина, А. Ю Гервальд, Н. И. Прокопов // Тезисы докладов XVIII Менделеевской конференции молодых ученых, Белгород, 2008. - С. 131-132.

10. Ширякина, Ю. М. Получение магнитонаполненных полистирольных микросфер с использованием ультразвукковой обработки / Ю. М Ширякина, А. Ю. Гервальд, Н. И. Прокопов // Тезисы докладов XII Международной научно-технической конференции «Наукоемкие химические технологии - 2008», Волгоград, 2008.-С. 251-252.

Принято к исполнению 07/10/2008 Исполнено 08/10/2008 Заказ № 858 Тираж 80 экз. ООО «СМСА» ИНН 7725533680 Москва, 2-й Кожевнический пер., 12 +7(495)2557060 www.cherrypie.ru

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 3. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Характеристики магнитсодержащих полимерных микросфер и их применение в биомедицине.

1.2. Магнетики и их классификация.

1.3. Однодоменность и суперпарамагнетизм.'.

1.4. Синтез магнитных наночастиц.

1.5. Получение и стабилизация магнитных жидкостей.

1.6. Синтез магнитных полимерных микросфер.

1.6.1. Комбинирование раздельно полученного магнитного материала и полимера.

1.6.1.1. Введение магнитных наночастиц в полимерные микросферы.

1.6.1.2. Адсорбция полимера на поверхность магнитного материала.

1.6.2. Синтез магнитного материала на полимерных частицах.

1.6.2.1. Осаждение магнитного материала в порах полимерных микросфер

1.6.2.2. Образование магнитного материала в полимерных порах методами термолиза и восстановления прекурсоров.

1.6.3. Полимеризация в присутствии магнитных наночастиц.

1.6.3.1. Эмульсионная и миниэмульсионная полимеризация.

1.6.3.2. Суспензионная полимеризация.

1.6.3.3. Дисперсионная полимеризация.

1.6.3.4. Полимеризации на поверхности наночастиц.

1.6.4. Синтез многослойных композитных частиц.

Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

2.1. Исходные реагенты.

2.2. Методы синтеза.

2.2.1. Получение магнитных наночастиц.

2.2.2. Стабилизация магнитных наночастиц в водной среде.

2.2.3. Замена дисперсионной среды.

2.2.4. Синтез магнитсодержащих полимерных микросфер.

2.2.4.1 Миниэмульсионная полимеризация.

2.2.4.3. Введение функциональных групп на поверхность микросфер.

2.3. Методы исследования.

2.3.1 Определение конверсии мономера.

2.3.2.Определение размеров наночастиц и полимерных микросфер.

2.3.2.1. Электронная трансмиссионная микроскопия.

2.3.2.2. Электронная сканирующая микроскопия.

2.3.2.3. Лазерная автокорреляционная спектроскопия.

2.3.3. Определение концентрации хлорметильных групп на поверхности частиц.

2.3.4. Определение устойчивости в физиологических средах.

2.3.5. Определение структуры наночастиц магнетита и магнитсодержащих полимерных микросфер.

2.3.5.1. Электронная дифракция.

2.3.5.2. Термогравиметрический анализ.

2.3.6. Определение магнитной восприимчивости.

2.3.7. Очистка магнитсодержащих полимерных микросфер.

2.3.7.1. Мембранная ультрафильтрация.

2.3.7.2. Магнитофорез.

Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ.

3.1. Изучение условий синтеза магнетита и оптимизация его свойств.

3.2. Получение стирольной магнитной жидкости.

3.3. Получение магнитсодержащих полимерных микросфер.

3.4. Миниэмульсионная полимеризации в отсутствие ДСН.

3.5. Синтез функциональных магнитсодержащих полимерных микросфер.

ВЫВОДЫ.

Магнитсодержащие полимерные микросферы, как одна из разновидностей магнитоуправляемых дисперсных систем, являются наиболее интенсивно развивающимися современными средствами для решения ряда задач медицинской биотехнологии, микробиологии, иммунологии, клеточной биологии и медицины, паразитологии, биохимии и экологии.

Магнитсодержащие полимерные микросферы представляют собой частицы различных природных и синтетических материалов с размерами от 0,01 до 100 мкм, содержащие высокодисперсные частицы железа, кобальта, никеля, различных магнитных оксидов и других веществ, обладающих магнитными свойствами.

Такие системы часто используются в аппаратах для проведения ферментативных реакций, для выделения и культивирования клеток, в различных видах иммуноанализа, в качестве магнитных меток, для направленного транспорта лекарств в организме человека с помощью магнитного поля. Также их применяют в качестве биоаффинных сорбентов для выделения различных биологически активных веществ и клеточных органелл из смесей веществ и клеточных гомогенатов.

Метод магнитной сепарации с использованием магнитовосприимчивых дисперсных систем позволяет существенно упростить и ускорить процессы разделения ценных биологически-активных соединений по сравнению с различными вариантами колоночной хроматографии и другими методами. Метод магнитной сепарации на магнитсодержащих полимерных микроносителях позволяет получать вещества с высокой степенью чистоты.

Для большинства областей использования требуются микроносители с суперпарамагнитными свойствами, то есть практически не имеющие остаточной намагниченности частиц и несклонные образовывать ассоциаты частиц в отсутствие магнитного поля после хотя бы однократного намагничивания.

В зависимости от того, в какой из вышеперечисленных областей будет использована магнитовосприимчивая дисперсная система, требуется различный размер частиц дисперсной фазы.

Лёгкость управления магнитсодержащими полимерными микросферами магнитными полями зависит от степени наполнения частиц дисперсий магнитным материалом и его магнитных свойств. Современное состояние техники предполагает применение дисперсий с относительно высоким содержанием магнитного наполнителя (не менее 10% в расчёте на массу частиц).

Магнитовосприимчивые микроносители должны иметь, возможно, более узкое распределение частиц по размерам. Полидисперсность таких систем приводит к различным скоростям дрейфа частиц в магнитном поле, что накладывает серьёзные ограничения на использование их в вышеуказанных целях.

Таким образом, для применения магнитовосприимчивых полимерных дисперсий в различных тонких и наукоёмких технологиях необходимо располагать системами, доступными в широком диапазоне размеров частиц с узким распределением их по размерам и относительно высоким содержанием магнитного наполнителя.

Наибольшее внимание уделяется использованию магнитсодержащих полимерных микросфер в иммунодиагностике. В настоящий момент особенно привлекает внимание иммуномагнитометрический анализ, основанный на использовании магнитных частиц в качестве аналитических маркеров. Основная идея анализа заключается в количественном определении специфических комплексов антиген-антитело, меченных магнитными метками, путем приложения внешнего магнитного поля и регистрации соответствующей величины магнитной восприимчивости магнитного материала метки, пропорциональной концентрации имму-нокомплекса. Возможность проведения иммунных реакций с использованием иммуноактивных веществ (антител, антигенов), иммобилизованных на магниточувствительных микроносителях, позволяет не только осуществить выделение требуемых субпопуляций клеток без использования сложного и дорогостоящего оборудования, но и позволяет разработать экспресс-методы диагностики ряда заболеваний, предусматривающие возможности протекания иммунных реакций. В качестве таких магнитных меток можно применять магнитсодержащие полимерные микросферы.

Сегодня на рынке существует большой ассортимент магнитсодержащих полимерных микросфер, которые отличаются как по размерам, так и по содержанию магнитного материала. Однако в основной массе они оптимизированы под нужды магнитной сепарации, а их размер составляет более 0.5 мкм. Поэтому актуальными видятся исследования по получению именно высокодисперсных магнитсодержащих полимерных микросфер.

Целью данной работы являлся синтез высокодисперсных магнитсодержащих полимерных микросфер с узким распределением частиц по размерам и высоким содержанием магнитного материала. Решались 3 основные задачи:

1. Синтез наночастиц магнетита, обладающих суперпарамагнитными свойствами.

2. Получение суспензии наночастиц магнетита в стироле, магнитные свойства и стабильность которой, удовлетворяют требованиям ее использования для синтеза магнитсодержащих полимерных микросфер.

3. Получение высокодисперсных магнитсодержащих полимерных микросфер с комплексом специальных свойств, с узким распределением частиц по размерам и высоким содержанием магнитного материала.

Глава 3. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

выводы

1. Выявлены условия синтеза суперпарамагнитных наночастиц магнетита со средним диаметром 10 нм с узким распределением частиц по размерам и высокой магнитной восприимчивостью: соотношение солей железа (III) и (II) - 2.75:1, концентрация солей железа (III) и (II) - 0.5 мае. %, концентрация гидрата аммиака - 8 мае. %, температура - 40°С.

2. Предложена методология получения стабильной суспензии наночастиц магнетита в стироле путем замены водной дисперсионной среды на стирольную.

3. Разработан способ получения высокодисперсных магнитсодержащих функциональных полимерных микросфер со средним диаметром ~ 100 нм и большим содержанием магнитного материала методом миниэмульсионной полимеризации.

4. Исследованы кинетические закономерности полимеризации стирола в -присутствии магнетита и коллоидно-химические свойства полимерных суспензий. Разработана рецептура синтеза высокодисперсных магнитсодержащих полимерных микросфер.

5. Создан и обоснован новый механизм получения магнитсодержащих полимерных микросфер методом миниэмульсионной полимеризации.

6. Проведены сравнительные испытания полученных магнитонаполненных полимерных микросфер с коммерческими аналогами, показано их преимущество при проведении иммуномагнитометрического анализа.

1. Elasissari, A. Colloidal Biomolecules, Biomaterials, and Biomedical Applications (Surfactant Science) / A. Elasissari. New York - Basel : Marcel Dekker, 2003. - 496 p. ISBN 0-8247^779-8.

2. Elasissari, A. Colloidal Polymer. Synthesis and characterization (Surfactant Science) / A. Elasissari. New York — Basel : Marcel Dekker, 2003. - 464 p. ISBN 0-8247^4304—0.

3. Ghosh, S.K. Functional Coatings: by Polymer Microencapsulation / S.K. Ghosh. Weinheim : Wiley-VCH, 2006. - 371 p. ISBN 3-527-31296-X.

4. Kickelbick, G. Hybrid Materials: Synthesis Characterization, andr

5. Applications / G. Kickelbick. Weinheim : Wiley-VCH, 2007. - 516 p. ISBN 978-3-527-31299-3.

6. Mai, Y.-W. Polymer nanocomposites / Y.-W. Mai, Z-Z. Yu. New York : CRC Press, 2006. - 594 p. ISBN 978-1-85573-969-7.

7. Gómez-Romero, P. Functional Hybrid Materials / P. Gómez-Romero, С. Sanchez. Weinheim : Wiley-VCH, 2004. - 434 p. ISBN 3-527-30484-3.

8. Koo, J. H. Polymer Nanocomposites (Mcgraw-Hill Nanoscience and Technology Series) / J. H. Koo. New York : McGraw-Hill Professional, 2006. - 272 p. ISBN 0-07-149204-6.

9. Ito, A. Medical application of functionalized magnetic nanoparticles / A. Ito, M. Shinkai, H. Honda, T. Kobayashi // Journal of Bioscience and Bioengineering. 2005. - Vol. 100, № 1. - P. 1-11.

10. Shamim, N. Thermosensitive polymer coated nanomagnetic particles for separation of bio-molecules / N. Shamim, L. Hong, K. Hidajat, M.S. Uddin //

11. Separation and Purification Technology. 2007. - Vol. 53, № 2. - P. 164170.

12. Hafeli, U.O. Magnetically modulated therapeutic systems / U.O. Hafeli // International Journal of Pharmaceutics. 2004. - Vol. 277, № 1. - P. 19-24.

13. Reynold, C.H. Gadolinium-loaded nanoparticles: new contrast agents for magnetic resonance imaging / C.H. Reynold, N. Anan, K. Beshah, J.H. Huber, S.H. Shaber, R.E. Lenkinski, J.A. Wortman // J. Am. Chem. Soc. 2000. -Vol. 122.-P. 8940.

14. Jain, T.K. Magnetic nanoparticles with dual functional properties: Drug delivery and magnetic resonance imaging / T.K. Jain, J. Richey, M. Strand, D.L. Leslie-Pelecky, C.A. Flask, V. Labhasetwar // Biomaterials 2008. -Vol. 29, № 29. - P. 4012-4021.

15. Zhao, D.-L. Inductive heat property of Fe304/polymer composite nanoparticles'in an ac magnetic field for localized hyperthermia / D.-L.Zhao, H.-L. Zhang, X.-W. Zeng, Q.-S. Xia, J.-T. Tang // Biomedical materials. -2006. — Vol. li № 4. — P.198-201.

16. Degré, G. Improving agglutination tests by working in microfluidic channels / G. Degré, E. Brunei, A. Dodge, P. Tabeling // Lab on a chip 2005. - Vol. 5, №6.-P. 691-694.

17. Пат. 5164297 США, МКИ G 01 N 33/53. Solvant mediated relaxation assay system / L. Josephson, E. Menz, E. Groman. -№ 518567 ; заявлено 03.03.90 ; опубл. 17.11.92, Бюл. № 19. 11 с.

18. Ma, Z. Synthesis and surface modification of magnetic particles for application in biotechnology and biomedicine / Z. Ma, H. Liu // China Particuology. 2007. - Vol. 5, № 1. - P. 1-10.

19. Schwalbe M. Improvement of the separation of tumour cells from peripheralfblood cells using magnetic nanoparticles / M. Schwalbe, K. Pachmann, K. Hôffken, J. H. Clement // Journal of Physics: Condensed Matter. 2006. -Vol. 18, № 38. - P. 2865-2876.

20. Пат. 5158871 США, МКИ G 01 N 33/569, G 01 N 33/553. Method of using magnetic particles for isolating, collecting and assaying diagnostic ligates / E.F. Rossomando, J. Hadjimichael. -№ 304331 ; заявлено 02.02.89 ; опубл. 27.10.92, Бюл. № 19.-11 с.

21. Herrmann, M. Microfluidic ELISA on non-passivated PDMS chip using magnetic bead transfer inside dual networks of channels / M. Herrmann, E. Roy, T. Veres, M. Tabrizian // Lab on a chip. 2007. - Vol. 7, № 11. P.1546-1552.

22. Edwards R. Immunodiagnostics: A Practical Approach (Practical Approach Series) / R. Edwards. New York : Oxford University Press, 2000. - 304 p.

23. Miller, J. S. Magnetism: Molecules to Materials V (Magnetism: Molecules to Materials) / J. S. Miller, M. Drillon. Weinheim : Wiley-VCH, 2005. - 395 p. ISBN 3-527-30665-X.

24. Buschow, К. H. Physics of Magnetism and Magnetic Materials / К. H. Buschow, F. R. de Boer. New York : Kluwer Academic Publishers, 2003. -190 p. ISBN 0-306-47421-2.

25. Зильберман Г. Электричество и магнетизм: Учебное пособие / Г. Зильберман. -М.: ИД "Интеллект", 2008. 375 с.

26. Kittel, С. Introduction to Solid State Physics / С. Kittel. New York : Wiley, 2007. - 704 p.

27. Klabunde, K. J. Nanoscale Materials in Chemistry / K. J. Klabunde. New York: Wiley, 2001.-169 p.

28. Patterson, J. D. Solid-State Physics: Introduction to the Theory / J. D. Patterson, В. C. Bailey. Berlin : Springer, 2007. - 717 p.

29. Cornell R. M., The Iron Oxides: Structure, Properties, Reactions, Occurrence and Uses / R. M. Cornell, U. Schertmann. Weinheim : Wiley-VCH, 2003.703 p. ISBN 3-527-30274-3

30. Dormaim, J.L. Magnetic Relaxation in Fine-Particle Systems / J.L. Dormann, D. Fiorani, E. Tronc // Adv. Chem. Phys. 1997. - Vol. 98. - P. 283-494

31. Sugimoto, T. Fine Particles: Synthesis, Characterization, and Mechanisms of Growth // T. Sugimoto. New York : Marcel Dekker, 2000. - 824 p.

32. Miller, J. S. Magnetism, Nanosized Magnetic Materials (Magnetism: Molecules to Materials) / J. S. Miller, M. Drillon. Weinheim : Wiley-VCH, 2002. - 403 p. ISBN 3-527-30302-2

33. Пат. 6203774 США, МКИ G 01 G 49/02. Method for producing iron oxide powder using a particle size and shape controller / K. S. Han, D. S. Bae, J. S. Noh, S. H. Choi, S. B. Cho. № 339689 ; заявлено 24.06.99 ; опубл. 20.03.01, Бюл.№ 12.- 14 c.

34. Yang, C. Synthesis and characterization of superparamagnetic iron nanocomposites by hydrazine reduction // C. Yang, J. Xing, Y. Guan, J. Liu, H. Liu // Journal of Alloys and Compounds. 2004. - Vol. 385, № 1. - P. 283-287.

35. Iida, H. Preparation of magnetic iron-oxide nanoparticles by successive reduction-oxidation in reverse micelles: Effects of reducing agent and atmosphere / H. Iida, T. Nakanishi, H. Takada, T. Osaka // Electrochimica

36. Acta. 2006. - Vol. 52, № 1. - P. 292-296.

37. Yu, F. Synthesis of carbon-encapsulated magnetic nanoparticles by spray pyrolysis of iron carbonyl and ethanol // F. Yu, J.N. Wang, Z.M. Sheng, L.F. Su // Carbon-2005. Vol. 43, № 14. P. 301.8-3021.

38. Chen, J.P. Magnetic Properties of Microemulsion Synthesized Cobalt Fine Particles / J.P. Chen, K.M. Lee, C.M. Sorensen, K.J. Klabunde, G.C. Kadjipanayis // J. Appl. Phys. Vol. 75. - P. 5876-5878. 1

39. Ganguli, D. Inorganic Particle Synthesis Via Macro- and Microemulsions: A Micrometer to Nanometer Landscape / D. Ganguli, M. Ganguli. Berlin : Springer, 2003. - 216 p. ISBN 0-306-47877-3

40. Leslie-Pelecky, D. L. Self-Stabilized Magnetic Colloids: Ultrafine CO particles in Polymers / D. L. Leslie-Pelecky, X. Q. Zhang, R. D. Rieke // J. Appl. Phys. 1996. - Vol. 79. -P. 5312-5314.

41. Osuna, J. Synthesis, Characterization, and Magnetic Properties of Cobalt Nanoparticles from an Organometallic Precursor / J. Osuna, D. de Caro, C. Amiens, B. Chaudret, E. Snoeck, M. Respaud, J. M Broto, A. Fert // J.Phys.

42. Ghem. 1996.-Vol. 100. - P. 14571-14574.

43. Khedr, M.H. Reduction of carbon dioxide into carbon by freshly reduced CoFe204 nanoparticles / M.H. Khedr, A. Omar, S.A. Abdel-Moaty // Materials Science & Engineering A. 2006. - Vol. 432, № 1. - P. 26-33.

44. Liveri, V. T. Controlled Synthesis of Nanoparticles in Microheterogeneous Systems / V.T. Liveri Berlin : Springer, 2006. - 167 p. ISBN 0-38726427-2

45. Caruso, F. Colloids and Colloid Assemblies: Synthesis, Modification, Organization and Utilization of Colloid Particles / F. Cams. Weinheim : Wiley-VCH, 2004. - 761 p. ISBN 3-527-60417-0

46. Rao, C. N. R. The Chemistry of Nanomaterials: Synthesis, Properties and Applications / C. N. R. Rao, A. K. Cheetham, A. Müller Weinheim : Wiley-VCH, 2006. - 603 p. ISBN 3-527-30660-9

47. Jolivet, J.-P. Metal Oxide Chemistry and Synthesis: From Solution to Solid State /J.-P. Jolivet. Chichester : Wiley, 2000. - 338 p. ISBN 0471970565

48. Vijayakumar, R. Sonochemical synthesis and characterization of pure nanometer-sized Fe304 / R. Vijayakumar, Y. Koltypin, I. Feiner, A. Gedanken // Materials Science and Engineering. 2000. - Vol. A, № 286. -P. 101-105.

49. Butter, K. Synthesis and properties of iron ferrofluids / K. Butter; A.P. Philipse, GJ. Vroege // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. -2002.-Vol. 252.-P. 1-3.

50. Vekas, L. Magnetic nanoparticles and concentrated magnetic nanofluids: Synthesis; properties and some applications / L. Vekas, D. Bica, M.V. Avdeev

51. I China Particuology. 2007. - Vol. 5, № 1. - P. 43-49

52. Blums, E. Magnetic Fluids: magnetic Fluids / E.Blums, A. O. Cebers, M. M Maiorov. Berlin : Walter de Gruyter, 1997. - 416 p. ISBN 3-110-14390-9

53. Vekas, L. Magnetic nanoparticles and concentrated magnetic nanofluids: Synthesis, properties and some applications / L. Vekas, D. Bica, M.V. Avdeev // China Particuology. 2007. - Vol. 5, № 1. - P. 43-49.

54. Shinkai, M. Preparation of fine magnetic particles and application for enzyme immobilization / M; Shinkai, H. Honda, T. Kobayashi // Biocatalysis and Biotransformation. 1991. - Vol: 5, № 1. - P; 61-69.

55. Mykhaylyk, O. Magnetic nanoparticle formulations for DNA and siRNA delivery / O. Mykhaylyk, D. Vlaskou, N. Tresilwised, P. Pithayanukul, W.

56. Moller, C. Plank // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2007. -Vol. 311, № l.-P. 275-281

57. Garcia-Cerda, L.A. Preparation and characterization of polyvinyl alcohol-cobalt ferrite nanocomposites / L.A. Garcia-Cerda, M.U. Escareno-Castro, M. Salazar-Zertuche // Journal of Non-Crystalline Solids. 2007. - Vol. 353, №8.-P. 808-810

58. Bonder, M.J. Controlling synthesis of Fe nanoparticles with polyethylene glycol // M.J. Bonder, Y. Zhang, K.L. Kiick, V. Papaefthymiou, G.C. Hadjipanayis // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2007. - Vol. 311, №2.-P. 658-664.

59. Alexiou, C. Targeting cancer cells: magnetic nanoparticles as drug carriers / C. Alexiou, R. J. Schmid, R. Jurgons, M. Kremer, G. Wanner, C. Bergemann, E. Huenges, F.G. Parak // European biophysics journal. 2006. - Vol. 35, № 5. - P. 446-450.

60. Maeda, M. Magnetic carriers of iron nanoparticles coated with a functional polymer for high throughput bioscreening / M. Maeda, C. S. Kuroda, T.

61. Shimura, M. Tada, M. Abe, S. Yamamuro, K. Sumiyama, H. Handa // Journal of Applied Physics. 2006. - Vol. 99, № 8. - P. 103-105.

62. Dresco, P. A. Preparation and Properties of Magnetite and Polymer Magnetite Nanoparticles / P.A. Dresco, V.S. Zaitsev, R.J. Gambino, B. Chu // Langmuir -1999. Vol. 15,№6.-P. 1945-1951.

63. Пат. 4358388 США, МКИ H 01 F 1/0, Н 01 F 1/26. Magnetic polymer latexand preparation process / J.-C. Daniel, J.-L. Schuppiser, M. Tricot. № 254778 ; заявлено 16.04.81 ; опубл. 09.11.82, Бюл. № 19. - 7 с.

64. Wormuth, К. Superparamagnetic Latex via Inverse Emulsion Polymerization / K. Wormuth // J. Colloid Interf. Sci. 2001. - Vol. 241, № 2. - P. 366-377

65. Xu, Z.Z. Encapsulation of nanosized magnetic iron oxide by polyacrylamide via inverse miniemulsion polymerization / C.C. Wang, W.L. Yang, Y.H. Deng, S.K. Fu // J. Magn. Magn. Mater. 2004. Vol. 277, № 1-2. - P. 136143.

66. Deng, Y. Preparation of magnetic polymeric particles via inverse microemulsion polymerization process / Y. Deng, L. Wang, W. Yang, S. Fu,

67. A. Elassari // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2003. - Vol. 257, № 1.- P. 69-78.

68. Kandzia, J. Magnetic albumin/protein A immunomicrospheres. I. Preparation, antibody binding capacity and chemical stability / J. Kandzia, W. Scholz, M.J.D. Anderson, W. Mueller-Ruchholtz // J. Immunol. Methods. 1984. -Vol. 75.-P. 31-41.

69. Mueller-Schulte, D. In: Haefeli U, Schuett W, Teller J, Zborowski M (eds) Scientific and clinical applications of magnetic carriers / D. Mueller-Schulte, F. Fuess, M. De Cuyper // Plenum, New York, 1997. P. 93-107

70. Hertzog, B. In: Haefeli U, Schuett W, Teller J, Zborowski M (eds) Scientificand clinical applications of magnetic carriers / B. Hertzog, T. Mottl, D. Yim, E. Mathiowitz // Plenum, New York, 1997. P. 77-92

71. Safarik, I. Magnetic techniques for the isolation and purification of proteins and peptides / I. • Safarik, M. Safarikova // BioMagnetic Research" and Technology 2004. - Vol. 2, № 1. - P. 7-24.

72. Ma, Z. Synthesis and surface modification of magnetic particles for application in biotechnology and biomedicine / Z. Ma, H. Liu // China Particuology. 2007. - Vol. 5, № 1. - P. 1-10.

73. Krizova, J. Magnetic hydrophilic methacrylate-based polymer microspheres for genomic DNA isolation / J. Krizova, A. Spanova, B. Rittich, D. Horak, // Journal of Chromatography A. 2005. - Vol. 1064, № 2. - P. 247-253.

74. Wu, Y. Preparation and characterization of chitosan-poly(acrylic acid) polymer magnetic microspheres / Y. Wu, J. Guo, W. Yang, C. Wang, S. Fu // Polymer 2006. - Vol. 47, № 15. - P. 5287-5294.

75. Ugelstad, J.; Ellingsen, T.; Berge, A.; Helgee, B. European Patent 0 106,873, 1986.

76. Ugelstad, J. Preparation and application of new monosized polymer particles / J. Ugelstad, A. Berge, T. Ellingsen, R. Schemid, T.N. Nilsen, P.C. Mork, P. Stenstad, E. Homes, O. Olsvik // Prog. Polym. Sei. 1992. Vol. 17. - P. 87161.

77. Ugelstad, J. Preparation and Biochemical and Biomedical Applications of New Monosized Polymer Particles / J. Ugelstad, , P.C. Mork, R. Schmid, T. Ellingsen, A. Berge // Polymer International 1993. - Vol. 30, № 2. - P. 157— 168.

78. Ugelstad, J. Swelling of oligomer-polymer particles. New methods of preparation / J. Ugelstad, P.C. Mork, K.H. Kaggerud, T. Ellingsen, A. Berge // Adv. Colloid Interface Sei. 1980. - Vol. 13, № 1-2. - 101-140.

79. Haukanes, B.I. Application of magnetic beads in bioassays / B.I.Haukanes, C. Kvam // Biotechnology (NY) 1993. - Vol. 11, № 1. - P. 60-63.

80. Uhlen, M. Advances in Biomagnetic Separation / M. Uhlen, E.Hornes, O.

81. Olsvik. Eaton : Eaton Pub Co, 1994. - 209 p.

82. Kawaguchi, H. Modification and fimctionalization of hydrogel microspheres / H. Kawaguchi, K. Fujimoto, Y. Nakazawa, M. Sakagawa, Y. Ariyoshi, M. Shidara, H. Okazaki, Y. Ebisawa // Colloids Surf. A. 1996. - Vol. 109, № 4. -P. 147-154.

83. Tannenbaum, R. Thermal decomposition of cobalt carbonyl complexes in viscous media / R. Tannenbaum // Inorganica Chimica Acta. 1994. Vol. 227, №2.- P. 233-240.

84. Tamai, H. Preparation and characteristics of ultrafine metal particles immobilized on fine polymer particles / H. Tamai, H. Sakura, Y. Hirota, F. Nishiyama, H. Yasuda // J. Appl. Polym. Sci. 1995. - Vol. 56, № 4. - P. 441-449.i

85. Richrdson, J. The use of coated paramagnetic particles as a physical label in a magneto-immunoassay / J. Richrdson, P. Hawkins,,R. Luxton // Biosensors and Bioelectronics. 2001. - Vol. 16, № 9. - P. 989-993.

86. Zhang, Y. Surface modification of superparamagnetic magnetite nanoparticles and their intracellular uptake / Y. Zhang, N. Kohler, M. Zhang // Biomaterials. -2002.-Vol. 23, №7.-P. 1553-1561.

87. Wang, X. The study on magnetite particles coated with bilayer surfactants / X. Wang, C. Zhang, X. Wang, H. Gu // Appl. Surf. Sci. 2007. - Vol. 253, № 18.-P. 7516-7521.

88. Klokkenburg, M. Surface analysis of magnetite nanoparticles in cyclohexane solutions of oleic acid and oleylamine / M. Klokkenburg, J. Hilhorst, B.H. Erne // Vibrational Spectroscopy 2007. - Vol. 43, № 1. - P. 243-248.

89. Gupta, A. K. Synthesis and surface engineering of iron oxide nanoparticles for biomedical applications / A. K. Gupta, M. Gupta // Biomaterials. 2005. -Vol. 26, № 18.-P. 3995-4021.

90. Viota, J.L. Study of the colloidal stability of concentrated bimodal magnetic fluids / J.L. Viota, F. Gonzales-Caballero, J.D.G. Duran, A.V. Delgado // J. Colloid and Interface Science. 2007. - Vol. 309, № 1. - P. 135-139.

91. Haga, Y. Encapsulating polymerization of titanium dioxide / Y. Haga, T. Watanabe, R. Yosomiya // Angew. Makromol. Chem. 1991. - Vol. 189, № l.-P. 23-34.

92. Noguchi, H. Preparation and characterization by thermal analysis of magnetic latex particles / H. Noguchi, N. Yanase, Y. Uchida, T. Suzuta // J. Appl. Polym. Sei. 1993. - Vol. 48, № 9. - P. 1539-1547.

93. Santa Maria, L.C. Preparation and characterization of polymer metal composite microspheres / L.C. Santa Maria, M.A.S. Costa, F.A.M. Santos, S.H. Wang, M.R. Silva // Materials Letters. 2006. - Vol. 60, № 2. - P. 270273.

94. Hoffmann, D. Encapsulation of magnetite in polymer particles via the miniemulsion polymerization process / D. Hoffmann, K. Landfester, M. Antonietti, // Magnetohydrodynamics. 2001. - Vol. 37, №3. - P. 217-22.

95. Zheng, W. Magnetic polymer nanospheres with high and uniform magnetite content / W. Zheng, F. Gao, H. Gu // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2005. - Vol. 288, № 3. - P. 403-410.

96. Ramirez, L.P. Magnetic Polystyrene Nanoparticles with a High Magnetite Content Obtained by Miniemulsion Processes / L.P. Ramirez, K. Landfester //

97. Macromol.Chem. Phys. 2003. - Vol. 204, № 1. - P. 22-31

98. Wu, J.-H. Sub 5 nm magnetite nanoparticles: Synthesis, microstructure, and magnetic properties / Wu, J.-H. S. P. Ko, H.-L. Liu, S. Kim, J-S. Ju, Y. K. Kim // Materials Letters 2007, - Vol. 61, № 14-15. - P. 3124-3129.

99. Liu, X. Preparation and characterization of superparamagnetic functional polymeric microspheres / X. Liu, H. Liu, J. Xing, Y. Guan, Z. Ma, G. Shan, C. Yang // China Particuology 2003. - Vol. 1, № 2. - P. 76-79.

100. Hong, J. Facile synthesis of polymer-enveloped ultrasmall superparamagnetic iron oxide for magnetic resonance imaging / J. Hong, D. Xu, J. Yu, P. Gong, H. Ma, S. Yao // Nanotechnology 2007. - Vol. 18, № 13.-P. 1356-1364.

101. Altintas, E. B. Synthesis and characterization of monosize magnetic poly(glycidyl methacrylate) beads / E. B. Altintas, L. Uzun, A. Denzli // China Particuology. 2007. - Vol. 5, № 1-2. - P. 174-179.

102. Li, X. Synthesis of magnetic polymer microspheres and application for immobilization of proteinase of balillus sublitis / X. Li, Z. Sun // J. Appl. Polym. Sci. 1995. - Vol. 58, № 11. - P. 1991-1997.

103. Molday, R.S. Application of Magnetic Microspheres in Labeling and Separation of Cells / R.S. Molday, A. Rembaum, S.P.S. Yen // Nature. 1977. -Vol. 268.-P. 437.

104. Chagnon, M.S.; Groman, E.V.; Josephon, L.; Whitehood, R.A. European Patent 0,125, 995, 1984.

105. Butterworth, M.D. Synthesis and Characterization of Polypyrrole- Magnetite-Silica Particles / M.D. Butterworth, S.A. Bell, S.P. Armes, A.Q. Simpson // J. Colloid Interface Sci. 1996. - Vol. 183, № 1. - P. 91-99.

106. Levy, M. C. Bio-Encapsulation, les Technologies / M. C. Levy, D. Poncelet // Biofutur 1994. - Vol. 132, № 3. - P. 16-25.

107. Neveu-Prin, S. Encapsulation of magnetic fluids / S. Neveu-Prin, V. Cabuil, R. Massart, P. Escaffre, J. Dussaud // J. Magnet. Magnet. Mater. 1993. -Vol. 122, № 1-3.-42-45.

108. Lee, J. Preparation of monodispersed polystyrene microspheres uniformly coated by magnetite via heterogeneous polymerization / J. Lee, M. Senna // Colloid Polym. Sci. 1995. - Vol. 273, № 1. - P. 76-82.

109. Furusawa, K. Synthetic process to control the total size and component distribution of multilayer magnetic composite particles / K. Furusawa, K. Nagashima, C. Anzai // Colloid Polym. Sci. 1994. - Vol. 272, № 9. - P. 1104-1110.

110. Sauzedde, F. Hydrophilic magnetic polymer latexes. 2. Encapsulation of adsorbed iron oxide nanoparticles / F. Sauzedde, A. Elaissari, C. Pichot // Colloid Polym. Sci. 1999. - Vol. 277, № 11. - P. 1041-1050.

111. Sauzedde, F. Hydrophilic magnetic polymer latexes. 1. Adsorption of magnetic iron oxide nanoparticles onto various cationic latexes / F. Sauzedde, A. Elaissari, C. Pichot // Colloid Polym. Sci. 1999. - Vol. 277, № 9. - P. 846-855.

112. Meunier, F. Synthesis of cationic polyN-isopropylacrylamide. microgel latexes using a thiol-containing monomer, vinylbenzylisothiouronium chloride / F. Meunier, A. Elaissari, C. Pichot // Macromol. Symp. 2000. -Vol. 150, № 1.-P. 283-290.

113. Duracher, D. Cationic amino-containing' N-isopropyl-acrylamide-styrenecopolymer particles: 2-surface and colloidal characteristics / D. Duracher, F.t

114. Sauzedde, A. Elaissari, C. Pichot, L. Nabzar // Colloid Polym. Sci-. 1998: -Vol. 276, № 10. - P. 920-929.

115. Sauzedde; F. Thermosensitive magnetic particles as solid phase support in an immunoassay / F. Sauzedde, A. Elaissari, C. Pichot // Macromol. Symp. -2000.-Vol. 151, № 1.- P. 617-623.

116. Hong, R.Y. Preparation, characterization and application of bilayer surfactant-stabilized ferrofluids / R. Y. Hong, S. Z. Zhang, Y. P. Han, H. Z.1., J. Ding, Y. Zheng // Powder Technology. 2006. - Vol. 170, № 1. - P. 111.

117. Wesolowski, D.J. Magnetite surface charge studies to 290°C from in situ pH titrations / D.J. Wesolowski, M.L. Machesky, D.A. Palmer, L.M.Anovitz // Chemical Geology. 2000. Vol. 167, № 1, P. 193-229.